少孔水泥工程性能

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由于MDF中滯后硬化水對填充在水泥漿體內部孔中的聚合物的侵蝕作用，因此其耐久性成為一大缺陷。人們至今仍在繼續研究對其的改良措施。相比之下，DSP材料的耐久性較好,但含有大量的微硅材料和必不可少的塑化劑，其長期行為還很不清楚。PRC不含塑化劑或聚合物摻合料，因此其加壓成型制品僅由在水化硅酸鈣(CSH)凝膠中緊密堆積的未水化水泥顆粒組成。PRC的密實性促進了碳酸鈣填充孔隙率已經較低的區域，尤其在表面上，同時還有效地密封材料內部，產生潛在的良好耐久性。

1PRC的制備

PRC由硅酸鹽水泥和水組成。采用普通方式攪拌后，把新拌漿體澆筑到圓柱形模具中成型。2到4小時初凝后脫模。然后將漿體置于一液壓機上擠壓。該機器能使擠壓出的孔隙水及時排出，所施加的最大壓力為200MPa，加壓速度以所排出的液體可以回收為準則。壓力撤除后，將試件從設備中擠出，稱重并記錄尺寸。然后適當地養護試件。試驗中發現加壓的時間非常關鍵。如果在拌合后大約4，5小時內擠壓漿體，則PRC的強度發展最佳。這個時間與C3S水化導致的主要放熱峰之前的潛伏期有。因此，原則上攪拌之后馬上即可加壓。但由于脫模的困難，一定的凝結時間還是必要的。如果將新拌漿體直接澆注到放在壓力裝置內的濾紙上，擠出孔隙水的過程中，試件的強度與上述方法所獲得的基本一樣。但是這種攪拌后馬上擠壓并沒有什么特殊優點，原因是：a.操作很麻煩；b.在高壓下，短齡期的水泥漿體可以流動，因此圓柱體漿體可以再在較復雜形狀的模具中定型。

2制品性能

典型的加壓后的試件高度為原來的65%左右，直徑與壓力裝置相符（40mm）。與未擠壓試件的密度相比，其密度可高達2600Kgm3，而試件在加壓后的強度相當于經28天霧室養護的同樣起始水灰比的普通硅酸鹽水泥漿體強度。密度反映了漿體的孔隙率，而孔隙率本身是漿體自由水含量的一種度量。普通硬化水泥漿PRC顯得多孔的原因是多于水化所需的這部分水產生了孔隙。在PRC中，多余的水分可以在加壓時部分排出，同時由于受擠壓的漿體仍處于水化初期，因此隨著水化的進行，剩余孔隙可以被繼續有效地填充，故漿體中僅存在很少的多余水。隨著擠壓水灰比降低，密度增加。擠壓過程實際上消除了宏觀孔隙，同時PRC中相對缺水環境下的繼續水化也使水化產物致密化。平均孔徑移向凝膠孔范圍。試件由于壓力不同而密度不同，而原始高密度的試件對于養護條件的敏感性降低。長齡期數據表明，經一年霧室養護試件的尺寸相對穩定，僅僅觀察到重量稍有增加。

3微觀結構特征

利用外加壓力降低材料的孔隙率是陶瓷材料中普遍采用的一個工藝手段。干燥粉末經單軸、單向壓力后，形成的結構具有不均勻的壓力分布和顆粒堆積。在PRC制作過程中，由于擠壓出來的水具有一定的流動性，因而起到一定的潤滑作用，促使應力釋放出來。否則，應力的不均勻將對材料性能產生重要影響。PRC的微結構主要取決于尚未水化的水泥。對于針對高密度材料采用的低有效水灰比來說，這是意料之中的，因為這時所摻加的水不足以使水泥完全水化，相反只能觀察到表面反應。與普通處理條件下的硅酸鹽水泥漿體相比，水化產物失去其特征，觀察不到數量眾多的Ca(OH)2晶體。PRC中C-S-H的外觀和組分似乎與相應的水化硅酸鈣“內部產物”相似,其形貌特征也不明顯，化學組成上富鈣卻不含Ca(OH)2晶體。與普逢硅酸鹽水泥典型的纖維狀“突出產物”不同，PRC中的C-S-H更易被電子束破壞。對于“內部產物”也觀察到這種現象氣這可能反映了PRC中孔的孤立程度比普通制品中高，由于電子束的局部加熱作用使液體膨脹而破壞孔壁。由于在加壓過程中破碎而暴露出的新鮮、尚未水化的表面繼續水化，看來新的水化產物的沉積有效地交叉起來，彌補并產生緊密地堆積和向內生長的微觀結構。

4與耐久性的關系

由于PRC密實的微觀結構，因此水氣滲透性大大降低，進而不易受到化學侵蝕的影響。試件的表面由于方解石的沉淀而使原已低孔的表面進一步密實。用通常的酚酞染色法測不出碳化層厚度。許多人認為，由于存在尚未水化的水泥，高性能水泥制品具有與擴散進入的濕氣進行長期反應的潛力。因而其耐久性受到威脅。這一觀點未得到普遍贊同。在PRC中沒有水化產物生長的空間，而水化不得不停止，如果PRC中的濕度遷移受到限制，也就不存在進一步水化的潛在因素。到目前為止的試驗結果沒發現任何可能由水泥緩慢水化引起的安定性問題。少孔材料還可能受到凍融破壞。在普通水泥和混凝土中往往有意引入的氣孔看來能減輕破壞。但與少孔材料抗凍性有關的關鍵因素可能是孔徑分布。一般當液相水在低于-4℃結冰而體積膨脹時造成破壞。

5實際應用及局限

高性能水泥如的主要優點是相互連通孔減少，且由于微結構有效地阻止了濕度遷移而潛在的耐久性提高。利用這些特性，可使用PRC材料建造用于廢物處理的密閉殼體、耐久的包殼、屋頂瓦和襯里等。由于抗拉強度的提高，PRC結構構件的承受彎曲性能比一般制品好。由于其優秀的耐磨性，可用來作為繁忙路段的路面材料，或輸送污泥和磨蝕性液體的管道。此外，由于單位表面積內材料密度提高，因此抗化學腐蝕性增加。在混凝土預制構件生產中可利用其較高的剪切強度，如做成圓柱體構件作為起吊掛鉤的附件，其優點是PRC與所埋入的普通混凝土完全相容。PRC材料的主要缺點在于制造過程。用于模具和壓力裝置制作的最初投資可能顯得不經濟，且模具裝卸可能顯得繁重。但工藝過程可以自動化，加之產品具有高附加值的特點，因此完全可以找到市場，最初的投資還是合算的。例如在成型屋面瓦時，與在試件的表面方向加壓相比，在試件的兩端加壓時達到同樣的目標壓力所需的荷載要低得多。此外，中間制品成型壓力大大降低。加壓速度在加壓過程中可以調節。一般說來,在2min加壓至最大壓力與10min內達到最大壓力的制品性能差別不大。

目前影響PRC應用的因素是對材料長期性能了解不夠，從其它致密水泥體系的經驗可知，對于新體系有必要仔細全面考察，因此PRC長期特征及性能監測將繼續進行。